Ферментатор с пневматическим перемешиванием и внутренним циркуляционным контуром

Состоит из рамы, бункера для отрубей, стерилизатора, вибростерилизатора и четырех последовательно соединенных герметизированных вертикальных вибрационных конвейеров лоткового типа.

Собственно растильной частью установки являются первые три конвейера, составляющие соответственно первую, вторую и третью зоны роста. Четвертый конвейер предназначен для сушки культуры.

Каждый виброконвейер снабжен индивидуальным приводом с дебалансовыми вибраторами, трубопроводами для подачи среды соответственно на второй, третий и четвертый конвейеры.

Стерильная засеянная питательная среда из вибростерилизатора поступает в приемный лоток первого виброконвейера и под влиянием виброимпульсов, сообщаемых желобу от вибропривода, перемещается снизу вверх. Из верхнего лотка первого виброконвейера среда по трубе поступает в нижний приемный лоток второго виброконвейера.

Конструктивно второй виброконвейер отличается от первого только тем, что лотки его снабжены водяной рубашкой для отвода теплоты, выделяемой в период активного роста культуры. Для отвода продуктов жизнедеятельности микроорганизмов во второй виброконвейер подается кондиционированный воздух.

Из верхнего лотка второго виброконвейера среда поступает по трубе в нижний приемный лоток третьего виброконвейера, устройство которого аналогично первому. Скорость движения среды по лоткам виброконвейеров составляет 2...3 мм/с, а диаметр и число витков всех виброконвейеров рассчитаны так, чтобы среда находилась в непрерывном движении в течение всего процесса роста.

Из верхнего лотка третьего виброконвейера выращенная культура гриба по трубе поступает в нижний приемный лоток четвертого конвейера на сушку. Устройство этого виброконвейера идентично второму, но в рубашку лотков подают воду температурой 70 °С и дополнительно подводится воздух температурой 70...80 °С.

Выращенная и высушенная культура гриба выгружается, а воздух после бактериальной очистки удаляется. Стерильный кондиционированный воздух, необходимый для аэрации в количестве 500... 1800 м³ на 1 т культуры, подается кондиционером.

Ферментатор такого типа представляет собой вертикальный аппарат цилиндрической формы, изготовленный из стали Х18Н10Т или биметалла с эллиптическими крышкой и днищем.

Отношение высоты к диаметру равно 2,6 : 1. На крышке аппарата расположен привод перемешивающего устройства, состоящий из электродвигателя, редуктора, муфты, подшипника и сальника.

Здесь же установлены штуцеры для загрузки питательной среды и посевного материала, подачи и вывода воздуха, смотровые окна, люки для погружения моющей механической головки; предохранительный клапан.

Для выгрузки культуры в днище аппарата предусмотрен спускной штуцер. Внутри корпуса проходит вал с закрепленными на нем перемешивающими устройствами, состоящими из закрытых турбин.

Барботер соединен с трубой для подвода воздуха и выполнен в виде разборного ромба из перфорированных труб.

В верхней его части расположены в шахматном порядке 2000...3000 отверстий. Вал и перемешивающие устройства с муфтами приводятся во вращение от мотор-редуктора.

Ферментатор оборудован рубашкой, состоящей из 6...8 ярусов-секций. Каждая секция состоит из 8 навитых опоясывающих каналов, выполненных из уголкового профиля.

Площадь поверхности охлаждения рубашки 60 м², внутренняя поверхность которой состоит из змеевиков диаметром 600 мм и общей высотой 2,4 м.

Ферментатор рассчитан для работы под избыточным давлением 0,25 МПа и стерилизации при 130... 140 °С, а также для работы под разрежением. В процессе выращивания микроорганизмов давление внутри ферментатора в пределах 50 кПа; расход стерильного воздуха до 1 м³/мин. Высота столба жидкости в аппарате 5...6 м при высоте аппарата более 8 м.

Для обеспечения стерильности процесса предусмотрены торцевые уплотнения вала перемешивающего устройства с паровой защитой. Торцевые уплотнения рассчитаны для работы при давлении до 0,28 МПа и остаточном давлении не ниже 2,7 кПа, температуре 30... 250 °С и частоте вращения вала до 500 мин^-1.

С помощью торцевых уплотнений удается практически полностью предотвратить утечку среды или попадание воздуха в полость аппарата в месте вывода вала. Торцевые уплотнения, соприкасающиеся с рабочей средой, изготовляются из стали Х18Н10Т и Х17Н13М2Т, а также из титана ВТ-10.

Длительность безотказной работы торцевого уплотнения не менее 2000 ч при ресурсе работы 8000 ч. Допустимое радиальное биение вала в зоне торцевого уплотнения не более 0,25 мм, угловое биение вала не более 0,25°.

Воздух в аппарат проходит по центральной трубе в кювету, где из подаваемого сусла и жидкости, содержащейся в нижней части аппарата, образуется газожидкостная смесь, которая движется по внутреннему диффузору. Часть воздуха отделяется от пены и выходит в атмосферу через отверстие в крышке аппарата, а другая часть вместе с пеной опускается по кольцевому зазору между диффузором и стенкой.

При движении вниз пена гасится. Кратность циркуляции достигает 1,5...2 объема рабочей жидкости в минуту. Промышленные аппараты имеют высоту 12... 15 м. Пена поднимается до высоты 10... 12 м. Охлаждение ферментатора производится орошением наружной стенки и подачей воды в рубашку диффузора. Расход воздуха составляет 20 м³ на 1 кг сухих дрожжей.

Внутри аппарата установлены четыре диффузора, которые создают четыре самостоятельно циркулирующих потока.

Через коллектор в центральные трубы каждого диффузора, на конце которых имеются конус и кювета, подается сжатый воздух.

На крышке аппарата установлен распределительный бачок, куда через штуцера поступают бражка, сусло, засевные дрожжи и аммиачная вода.

Все компоненты смешиваются и образуют, питательную смесь, которая свободным потоком по трубам диаметром 100 мм поступает вниз, в кюветы аэрирующего устройства.

Питательная смесь, переливаясь через край кюветы, смешивается с воздухом, выходящим через щели под кюветой.

Образовавшаяся воздушно-жидкостная эмульсия поднимается вверх по диффузору к отбойнику, откуда, разрушаясь, стекает вниз. Для наружного охлаждения стенок аппарата установлен ороситель в виде коллектора.